Waarom maakt het houden van een ei tussen twee handen en drukken langs de lange as het bijna onmogelijk om te breken? Professor Marc Andre Meyers was hier voor het eerst verbaasd over toen hij opgroeide in Brazilië. Vervolgens stelde hij het probleem aan zijn studenten voor, wat resulteerde in het papier ‘Nature’ s technical ceramic: the avian eggshell ‘ vandaag gepubliceerd in Journal of the Royal Society Interface.

de functie van de eierschaal is om het embryo te beschermen tegen de omgeving, maar het kan niet te sterk zijn anders zou het kuiken niet in staat zijn om uit te breken en uit te komen. Het is gemaakt van calciumcarbonaat, een belangrijke biomineral, die verschilt van hydroxyapatiet, de minerale component van bot.

in het onderzoek werden eieren van verschillende groottes, van kwartel tot struisvogel, op hun sterkte Getest met behulp van een elektromechanisch systeem dat de eieren tussen twee stukken rubber drukte. Wanneer een ei op deze manier wordt samengedrukt, ontwikkelen zich radiaal trekspanningen in de schaal. Pas wanneer deze radiale trekspanning een kritisch niveau bereikt, gelijk aan de treksterkte van calciumcarbonaat, breekt het ei.

kippeneieren bleken een druksterkte van 100 lbs te hebben, terwijl struisvogeleieren waarden van meer dan 1000 lbs gaven. Grootte en schaaldikte waren de belangrijkste factoren bij het bepalen van schaalsterkte. De sterkte van eierschalen neemt af met toenemende grootte en dus dikte, maar de kracht die nodig is om het ei te breken neemt toe omdat de spanning (kracht/oppervlakte) minder is.

Professor Meyers was blij eindelijk een antwoord te hebben op de vraag die hem al jaren bezighoudt.:

“we beantwoordden de paradox die me vijftig jaar geleden werd gesteld, en dat maakt me erg gelukkig. Dit document onthulde, voor de eerste keer, het mechanisme waardoor de eieren breken wanneer ze worden onderworpen aan axiale compressie. Het is niet de compressie door mijn handen die het ei breekt, maar de spanning die radiaal wordt gegenereerd.”

sprekend over het uitbreiden van het werk, zei hij:

“We zouden graag de universaliteit van onze vergelijkingen willen controleren door eieren van alle soorten vogels te testen. Er zijn een verscheidenheid aan interessante vogels die we niet hebben getest omdat hun eieren moeilijk te verkrijgen zijn: pinguïns, adelaars, dinosaurussen … ”

in 2015 was het aantal consumptie-eieren geproduceerd in Amerika 83,1 miljard. Hiervan zal naar verwachting ongeveer 6,4% beschadigd of gebroken worden tussen productie en het bereiken van de consument. En met een dozijn eieren van gemiddeld $ 2,47 komt dit neer op een verlies van meer dan een miljard dollar per jaar alleen al in de VS.Het begrijpen van de biomechanica van eierschalen is nog nooit zo belangrijk geweest.